一種便攜式多參數環(huán)境監(jiān)測儀的設計

摘要：介紹一種基于MSP430系列超低功耗單片機的多參數環(huán)境監(jiān)測儀，詳細闡明了環(huán)境參數傳感器的選取、監(jiān)測儀軟硬件的設計與實現方法。該儀器充分利用MSP430單片機自身資源，具有小型便攜、高性能、低功耗、可編程等優(yōu)點，可廣泛應用于諸多領域的環(huán)境參數監(jiān)測與保護。

    關鍵詞：MSP430單片機 環(huán)境參數 監(jiān)測儀 低功耗

本文以智能建筑為應用背景，介紹一種通用性很強的便攜式多參數環(huán)境監(jiān)測儀。它以MSP430F437超低功耗單片機為核心，配置新式的微型低功耗傳感器，實現了建筑物內溫度、濕度、光照度、有害氣體濃度等參數的采集處理、存儲、通信等功能。文中詳細闡明了傳感器的選取、硬件結構、軟件流程等相關技術，并指出該儀器的特點和優(yōu)勢。

1 傳感器的選取

傳感器是決定監(jiān)測儀精度的關鍵元件。傳感器的選擇主要依據工作環(huán)境、測量精度、線性度、互換性、靈敏度、響應速度、穩(wěn)定性、功耗、體積大小以及易于與MCU接口等。本監(jiān)測儀選用的各類傳感器分別為：集成溫度傳感器TMP35、集成濕度傳感器HM1500、熱線型半導體氣敏傳感器MR511以及集成光照度傳感器TSL253。與同類產品相比，它們在上述方面有一定的優(yōu)點，很適合便攜式儀表使用。

TMP35電壓輸出量與被測溫度T成線性關系，其式如（1）；HM1500輸出量為電壓，與被測濕度%RH成正比，且與溫度T有關系，其式如（2）；MR511內有溫度補償，其輸出電壓與被測氣體濃度C成近似線性關系（線性度≤±5%），其式如（3），式中Nc為器件靈敏度，環(huán)境濕度為Vc的值有影響；TSL253電壓輸出量與被測光照度Ee成正比，且與溫度T有關，其式如（4），式中Ne為傳感器的靈敏等。

VT=[10×T](mV)    (1)

VRH=[600×（%RH+38.5）/(39.1-0.056T)](mV)    (2)

Vc=[Nc×C](mV)    (3)

Vec=[(Nc×Ee) ×(1.05-0.002T)](mV)    (4)

上述各式說明，高精度的監(jiān)測必須考慮傳感器的非線性、溫濕度影響、測量誤差及環(huán)境誤差等問題，尤其要著重解決測量中的非線性及溫濕度補償。在布置印刷電路板時盡量減少引線電阻和分布電容以降低測量誤差。在電路設計上要加線性化處理電路及溫濕度補償電路，或借助于單片機系統(tǒng)，由軟件查表等方法進行處理、修正（用軟件實現傳感器的校正補償功能可降低儀器功耗）。如有可

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